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牛顿第二运动定律的验证

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中教法实验报告
学院：物理科学与技术学院专业：物理学年级：2010级学号：201010800080 姓名：陈发章
实验名称牛顿第二定律的验证
实验目的1、研究质量一定时，小车的加速度与所受拉力的关系;作用力一定时，加速度和小车的质量的关系。

即验证牛顿第二定律；2、学会用控制变量法研究物理规律。

实验的教学目的轻车在不同拉力
（挂不同的钩码）
作用下的实验
在相同条件下实验，然后与用重车作对比，看哪个实验效果较好，然后选出
实验仪器。

重车在不同拉力
（挂不同的钩码）
作用下的实验
在相同条件下实验，与用轻车实验作对比。

并验证小车的加速度与合外力成
正比。

加在重车上不同质
量的钩码相同拉力
作用下的实验
验证小车的加速度与它的质量成反比。

实验教学要求轻车在不同拉力
（挂不同的钩码）
作用下的实验
本小实验是整个实验的第一个，所以有：1、平衡摩擦力；2、实验前，将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明
显的阻滞现象；3、每次实验时应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再放
开纸带，使时间间隔更准确；4、打点器不能长时间连续工作；5、处理纸带
数据时，密集点的位移差值测量起来误差大，应舍去；一般以五个点为一个
计数点；6、描点作图时，应把尽量多的点连在一条直线（或曲线）上不能连
在线上的点应分居在线的两侧。

误差过大的点可以舍去；7、手拉动纸带时速
度应快一些，以防点迹太密集。

重车在不同拉力
（挂不同的钩码）
作用下的实验
本实验不必平衡摩擦力和固定打点计时器，所以1、每次实验时应先接通电
源，待打点计时器打点稳定后再放开纸带，使时间间隔更准确；2、打点器不
能长时间连续工作；3、处理纸带数据时，密集点的位移差值测量起来误差大，
应舍去；一般以五个点为一个计数点；4、描点作图时，应把尽量多的点连在
一条直线（或曲线）上不能连在线上的点应分居在线的两侧。

误差过大的点
可以舍去；5、手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。

加在重车上不同质
量的钩码相同拉力
作用下的实验
本实验不必平衡摩擦力和固定打点计时器，所以1、每次实验时应先接通电源，
待打点计时器打点稳定后再放开纸带，使时间间隔更准确；2、打点器不能长
时间连续工作；3、处理纸带数据时，密集点的位移差值测量起来误差大，应
舍去；一般以五个点为一个计数点；4、描点作图时，应把尽量多的点连在一条直线（或曲线）上不能连在线上的点应分居在线的两侧。

误差过大的点可以舍去；5、手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。

该实验在这一章里面的意义验证牛顿第二定律实验是高中首个用控制变量法定量验证的实验，牛顿第二定律是力学的核心基础，所以通过实验加深了学生对对定律内容的理解和接受这样的规律，可以更好的应用牛顿第二定律解决问题。

实验仪器打点计时器，纸带，小车，细绳，砝码，学生电源，刻度尺，天平，附有定滑轮的较光滑的实验铁架，复写纸。

实验原理轻车在不
同拉力（挂
不同的钩
码）作用下
的实验
在小车的质量一定时，小
车的加速度与它受到的
作用力成正比。

（控制变
量法）
重车在不
同拉力（挂
不同的钩
码）作用下
的实验
在小车的质量一定时，小
车的加速度与它受到的
作用力成正比。

（控制变
量法）
加在重车
上不同质
量的钩码
相同拉力
作用下的
实验
在小车受到的作用力一
定时，小车的加速度与它
的质量成反比。

（控制变
量法）
实验的基本方法，实验过程基本方法控制变量法
实验过程
1、将打点计时器固定在支架上没有滑轮的一端；
2、调节斜面，进行平衡摩擦力：小车不挂钩时在斜面上运动时打出来的纸带的点
之间间隔是均匀的，则说明平衡了摩擦力。

注：在这之后不必再进行这步骤。

3、把一条细绳栓在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码。

4、把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面；
5、使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动；
6、断开电源，取出纸带；
7、换上新的纸带，再重做两次；
8、利用公式Δs＝at2,算出各条纸带所对应的小车的加速度。

实验数据记录：
钩码1：24.68g 重车：302.42g
小钩码：24.68g 轻车：116.80g
钥匙：12.68g
f=50Hz
实验的基本方法，实验过程实验数据
记录
单位：cm 以下是每连续5个点之间的距离
轻车：116.8g 钥匙：12.68g
（1）4.5 6.1 6.8 7.2 7.9 8.4
（2）6 8.6 9.6 11 12.4 13.5
（3）6.1 7.5 9.8 11.3 12.5 13.5
重车：302.42g 钩码质量24.68g
(1) 4.7 6.1 6.7 7.2 8 8.5
（2）5.3 7.7 9 10.2 11 12.3
重车：302.42g 砝码：（24.68+24.68）g
拉力挂的钩码质量：24.86g
实验数据
处理
（1）轻车：每连续5个点之间的距离
（2）重车:每连续5个点之间的距离
拉小车钩码质量（g）100 75 50
合外力F（N） 1 0.75 0.5
加速度a（m/s2） 2.31 1.82 1.31
拉小车钩码质量（g）12.68 24.68 49.36
合外力F（N）0.12 0.24 0.49
加速度a（m/s2）0.68 1.32 1.96
实验的基本方法，实验过程实验数据
处理
（3）重车: 每连续5个点之间的距离
合外力F（N）0.5 0.5 0.5
加在小车上钩码和小
车的总质量（g）
451.2 401.2 351.2
实验结果质量一定时，小车的加速度与所受拉力成正比;作用力一定时，加速度和小车的质量成反比。

实验的教学应
用
解决连接体问题、瞬时性问题、临界问题等
电磁打点计时器在使用过程中的困难和疑惑。

1、大组中有小组打出来的纸带有些是有两个点连一起的；我们探究是不是打点计时器内部的问题，然后拆开了打点计时器动了一下线圈中的，如果把它拧松，振片不上下振打点。

结果线圈中的振片是对它具有一定的影响；再然后我们又改变了学生电源的电压，结果也有一点影响。

2、打点计时器打点但不清楚，打点响声时断时续，经观察，松开固紧台夹，响声正常，判断是台夹未夹紧，造成打点计时器的共振，或台夹位置不适，造成与桌面的共振。

处理方法是固紧台夹或调整台夹位置，故障排除。

在实验过程中，由于打点计时器的振动，小车在轨道上会有颠簸使打的点不在同一条直线上。

牛顿第二定律的学生实验和演示实验的侧重点、区别1、演示实验的主要操作者是教师，学生只是观察。

它的优点主要体现在以下几个方面：（1）演示实验只需要一套装置就能满足全班学生观察，这可以缓解实验器材的不足；（2)演示实验在加深对抽象要领的理解，突出教学重点，解决教学中的难点，启发学生积极思维上有重要作用。

（3）演示实验能很好地配合讲授或课堂讨论，对提高教学质量有重要作用。

但演示实验也存在一定的不足。

（1）学生不能亲自体验，若稍不注意或教师遗漏某一环节时，学生就容易产生错觉或误解，（2）学生获得的知识只是一种感性认识，一种抽象的，而并不是具体的，这对学生知识的构建缺乏稳固性。

2、学生实验是学生亲身去探究和体验的过程，是培养学生能力的一个重要方面，是培养学生能力的向导，通过实验可培养学生多方面的能力。

能让学生在动手能力，操作能力得到提高的过程。

用于运动和
力实验的新
仪器
新型LED光具座、平抛运动竖落仪、CN87200733向心力实验器等
实现本实验还有不同的途径气垫导轨法、斜面法、用2套装置验证——
1、阿特伍德机
2、一般地板面式
两个实验用作拉力的钩码质量相同，阿特伍德机系统中的被拉钩码重力与板面上滑块的摩擦力相等，定滑轮要用相同规格的。

设计该实验，等结果出来就得到验证了
验证性实验证明已知结论。

验证性实验是指对研究对象有了一定了解,并形成了一定认识或提出了某种假
侧重说,为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验.验证性实验强调演示和证明科学内容的活动,科学知识和科学过程分离,与背景无关,注重探究的结果(事实,概念,理论),而不是探究的过程.验
证性实验传递了这样一种信息:了解一个发现和如何把这个发现的结果应用到一个确定的问题上
比直接学习如何发现要重要得多.验证性实验强调实验操作和观察等个别智力技能,强调任何快速
经济的获得生物知识。

验证性实验是为了培养学生的实验操作,数据处理等其他技
能,学生们检验一个已知的结果是正确的, 验证性实验通常采用"告诉———验
证———应用"的教学模式,学生们用实验验证已学过的生物学原理,概念或性
质,这种"照方抓药"模式是高度固定化的。

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专题九 实验验证牛顿第二定律

专题九 实验验证牛顿第二定律

专题十实验验证牛顿第二定律1、目的：验证牛顿第二定律（a = F m）2、原理：控制变量法。

（1）保证物体质量不变时，改变合外力大小，测出不同合外力的大小和对应加速度大小，得出加速度与合外力成正比关系。

（2）保证物体合外力不变时，改变物体质量大小，测出不同质量和对应加速度大小，得出加速度与质量成反比的关系。

从而验证了加速度与合外力成正比，与质量成反比。

3、器材与装置：器材：带定滑轮的长木板、小车、平台、打点计时器、低压交流电源、纸带、细线、砂桶、天平。

装置如图：4、实验步骤：(1)验证小车质量不变时，加速度与合外力成正比关系。

①（1）用天平测出小车和砝码的总质量.②平衡摩擦：不挂砂桶，垫高长板右端，轻推小车，给小车一个初速，调长板倾角使小车匀速运动（或打出纸带上的点间隔均匀）③按上图所示作好连接，先接通打点计时器电源，让打点计时器稳定打点后，再放开小车，取下纸带编出号码，天平测出砂和桶的总质量m，作好记录。

④改变砂的质量，重复步骤3。

⑤对纸带求加速度a和小车受的合力F（小车受的合力等于砂和桶的重力F=mg）。

⑥以合力F为横坐标，以加速度a为纵坐标，描点画出图象，当图象为过坐标原点的直线，便证明了加速度与合外力成正比。

(2)验证小车合外力不变时，加速度与质量成反比。

⑦保证砂和桶的总质量m不变（合外力不变），改变小车上砝码来改变小车的质量，测出小车的不同质量和对应的加速度，把相应的小车质量和加速度填入表中。

并算出小车质量的倒数1 M。

⑧以1M为横坐标，以加速度a为纵坐标，描点画出图象，当图象为过坐标原点的直线便证明了加速度与质量成正比。

注意：①平衡小车摩擦是为了消除摩擦对小车的合力的影响，使小车的合力等于细线对小车的拉力。

使小车质量远大于砂和桶的总质量，是为了使细线的拉力等于砂和砂桶的总重力，这两措施是为了实验中，使小车的合外力等于砂和砂桶的总重力（F = mg），使得测合外力比较简单。

如果用气垫导轨代替滑板就不用平衡小车摩擦力，如果在拉线与小车间加一个力的传感器，直接读出线对小车拉力就不用满足小车质量远大于砂和桶的总质量的条件。

实验04 验证牛顿第二定律(解析版)

实验04 验证牛顿第二定律(解析版)

实验四　验证牛顿第二定律（解析版）1.实验原理 (1)保持质量不变,探究加速度与合力的关系。

(2)保持合力不变,探究加速度与质量的关系。

(3)作出a-F 图象和a-图象,确定其关系。

1m 2.实验器材 打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。

3.实验步骤 (1)测量:用天平测量小盘和砝码的质量m',小车的质量m 。

(2)安装:按照如图所示的装置把实验器材安装好,但是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(不给小车牵引力)。

(3)平衡摩擦力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车能匀速下滑。

(4)操作:①小盘通过细绳绕过定滑轮系在小车上,先接通电源,后放开小车,打点结束后先断开电源,再取下纸带。

②保持小车的质量m 不变,改变小盘和砝码的质量m',重复步骤①。

③在每条纸带上选取一段比较理想的部分,测加速度a 。

④描点作图,以m'g 作为拉力F ,作出a-F 图象。

⑤保持小盘和砝码的质量m'不变,改变小车质量m ,重复步骤①和③,作出a-图象。

1m4.数据分析 (1)利用Δx=aT 2及逐差法求a 。

(2)以a 为纵坐标,F 为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a 与F 成正比。

(3)以a 为纵坐标,为横坐标,描点、连线,如果该线为过原点的直线,就能判定a 与m 成反比。

1m 5.注意事项 (1)平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。

在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。

(2)不重复平衡摩擦力。

(3)实验条件:m ≫m'。

(4)“一先一后一按”:改变拉力或小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车,且应在小车到达滑轮前按住小车。

实验：验证牛顿第二运动定律-推荐下载

实验：验证牛顿第二运动定律-推荐下载

实验：验证牛顿第二运动定律【实验目的】验证牛顿第二运动定律，即质量一定时，加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量成反比。

【实验原理】1．保持研究对象的质量不变，改变砂的质量，即改变牵引力，用电磁打点计时器测出运动的加速度，用图象法验证加速度是否正比于作用力。

2．保持砂的质量不变，改变研究对象的质量，用电磁打点计时器测出运动的加速度，用图象法验证加速度是否反比于质量。

【实验器材】打点计时器；纸带及复写纸片；小车；附有定滑轮的长木板；小桶；细绳；砂；交流电源，两根导线；学生天平(带有一套砝码)；刻度尺；砝码。

【实验步骤】(1)用天平测出小车和小桶的质量M和M'，把数值记录下来，在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，使小桶和砂的总质量远小于小车和砝码的总质量，把砝码和砂的质量m和m'记录下来。

(2) 把实验器材安装好。

平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫一块本板，反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态。

这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在沿斜面方向上的分力平衡。

注意不要把悬挂小桶用的细绳系在车上，即不给小车加牵引力。

(4)把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶。

接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点。

取下纸带。

在纸带上标上纸带号码。

(5)保持小车的质量不变，改变砂的质量，即改变小车的牵引力，再做几次实验。

在实验中一定要使砂和小桶的质量远小于小车和砝码的质量。

(6)在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，按照必修课实验“测定匀变速直线运动的加速度”那样，标明记数点，测量记数点间的距离，算出每条纸带加速度的值。

(7)把各次实验中的数据填入自制表格表一内，作用力的大小等于砂和小桶的重力(M'+m')g，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力，根据实验结果在方格纸上画出a—F图线，如果图线是一条倾斜直线，便证明了加速度与作用力成正比。

牛顿第二定律的实验

牛顿第二定律的实验

牛顿第二定律的实验引言：牛顿第二定律是经典力学中的重要定律之一，它表明物体的加速度与作用于物体上的力成正比，与物体的质量成反比。

为了验证牛顿第二定律，科学家们进行了许多实验。

本文将介绍其中几个经典的牛顿第二定律实验，并解释实验结果与定律之间的关系。

实验一：斜面实验在斜面实验中，我们将一块小木块放在一个倾斜的平面上。

通过测量木块下滑的加速度和斜面的倾角，可以验证牛顿第二定律。

实验装置：- 斜面：具有一定倾角的平面。

- 小木块：质量为m的物体。

- 测量工具：包括测量斜面倾角的仪器和测量小木块加速度的装置。

实验步骤：1. 调整斜面的倾角，确保斜面保持稳定。

2. 将小木块放在斜面的顶端，并松开。

3. 记录木块下滑的时间t。

4. 根据木块的下滑距离和时间，计算出木块的加速度a。

实验结果：根据实验数据的分析，我们可以得到木块的加速度与斜面倾角成正比。

这与牛顿第二定律的预测相符，即物体的加速度与作用于物体上的力成正比。

实验二：弹簧实验在弹簧实验中，我们将一块质量为m的物体挂在弹簧上，并通过测量弹簧的伸长量和物体的加速度来验证牛顿第二定律。

实验装置：- 弹簧：具有一定的弹性系数。

- 物体：质量为m的物体。

- 测量工具：包括测量弹簧伸长量和物体加速度的装置。

实验步骤：1. 将物体挂在弹簧上，使其达到平衡位置。

2. 施加一个水平方向的力F，使物体开始运动。

3. 记录物体的加速度a和弹簧的伸长量x。

4. 根据弹簧的弹性系数k和伸长量x，计算出物体所受的力F。

实验结果：实验数据的分析显示，物体的加速度与所受的力成正比。

这与牛顿第二定律的预测一致，即物体的加速度与作用于物体上的力成正比。

实验三：自由落体实验在自由落体实验中，我们通过测量物体自由下落的加速度来验证牛顿第二定律。

实验装置：- 物体：质量为m的物体。

- 测量工具：包括计时器和测量下落距离的装置。

实验步骤：1. 将物体从一定高度h自由下落。

2. 记录物体下落的时间t。